Pielāgošanās iespējas hidroelektrostacijām

Hidroenerģijas ražošana pēc definīcijas ir atkarīga no ūdens pieejamības, un tāpēc to ietekmē klimata pārmaiņu ietekme uz ūdens baseiniem, galvenokārt izmantojot divus (pretējus) risinājumus. Klimata pārmaiņas var izraisīt ūdens trūkumu, kā rezultātā samazinās upju plūsmas un ūdens uzkrāšanās aizsprostos, un līdz ar to arī mazāks ūdens daudzums, kas var plūst caur turbīnām vai upju stacijām, lai ražotu elektroenerģiju. Savukārt klimata pārmaiņas var palielināt ekstremālu nokrišņu biežumu un intensitāti un paātrināt sniega kušanu, tādējādi palielinot plūdu risku. Dažās vietās visā ES būs lielāka nosliece uz ūdens trūkuma problēmām, bet citās — uz pēkšņu ūdens pārpilnību: parasti tiek prognozēts, ka sausums nopietni apdraudēs lielāko daļu reģionu, izņemot Ziemeļeiropu, un tagad, kad gadsimts ir pagājis, plūdi būs biežāki visos lielākajos Eiropas upju baseinos (EVA,2016). Tomēr abas parādības var rasties visā Eiropā, mainoties lidojumu biežumam mainīga klimata apstākļos.

Šis paredzamo hidrometeoroloģisko izmaiņu mainīgums visā Eiropā ir šeit apspriestā pirmā pielāgošanās risinājuma pamatojums. No klimatadaptācijas viedokļa ir ļoti svarīgi, lai komunālo pakalpojumu uzņēmumi, kas ekspluatē hidroelektrostacijas, gūtu detalizētu izpratni par nākotnes apstākļiem, kādos katra elektrostacija darbosies. Klimata pārmaiņu rezultātā ūdens aplis būs sezonāli mainīgs, ar ilgākiem sausuma periodiem, kuru laikā ūdens būs nepietiekams nekā parasti, agrāku sniega atkausēšanu kalnu nogāzēs pavasarī un līdz ar to agrāku lielu kušanas ūdens pieplūdumu, kā arī paātrinātu ledāju kušanu, kas sākotnēji palielinās ūdens pieejamību, kam sekos ūdens pieejamības pasliktināšanās. Ja nav augšposma plūsmas kontroles infrastruktūras, agrīnas un bagātīgākas pavasara plūsmas var radīt problēmas caurteces stacijām, radot neatbilstību starp elektroenerģijas ražošanu un pieprasījumu.

Visas šīs parādības prasīs pamatīgi pārskatīt hidroelektrostaciju darbības, uzturēšanas un, iespējams, klimatdrošināšanas inženiertehnisko intervenču plānošanu. Turklāt ļoti svarīgi būs precīzi scenāriji, lai rastu kopīgus risinājumus konkurējošiem lietojumiem ūdens trūkuma periodos, palīdzot novērtēt dažādu lietotāju faktiskās vajadzības un iespējamo pieprasījuma laiku līdztekus elektroenerģijas komunālajiem pakalpojumiem: lauksaimnieki, zivsaimniecība, izmantošana dzīvošanai, ūdens transports, atpūta utt. Tādējādi pirmā pielāgošanās iespēja ir izstrādāt augstas izšķirtspējas klimatiskos un hidrometeoroloģiskos scenārijus katrai aizsprosta teritorijai un upes baseinam, pie kura tie pieder, tā, lai tie būtu viegli pieejami un saprotami elektroapgādes uzņēmumu vadībai un visiem pārējiem lietotājiem baseinā. Šajā nolūkā var izstrādāt īpašus klimata pakalpojumus, lai pieejamā formātā sniegtu precīzas attiecīgo rādītāju prognozes.

Dažos gadījumos prognozētie klimatiskie apstākļi var liecināt par to, ka ar plānoto darbību pārskatīšanu var nepietikt un ka infrastruktūras pielāgošana var būt pareiza. Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad ir sagaidāms, ka palielināsies ekstremālu nokrišņu daudzums, kā rezultātā dambju teritorijās palielināsies plūdi. Aizsprosta applūšanas nelabvēlīgā ietekme ietver pārklāšanos, dīkstāves, aprīkojuma bojājumus un nelabvēlīgu ietekmi lejup pa straumi. Pēkšņais ūdens pārpilnība plūdu dēļ ir jānovada droši, lai līdz minimumam samazinātu kaitējumu rūpnīcai un lejteces ekosistēmām, kā arī cilvēku infrastruktūrai un darbībām. Ekstremāli nokrišņi var izraisīt arī hidrometeoroloģisku ietekmi, piemēram, zemes nogruvumus vai pārmērīgu sanesu veidošanos, kas var samazināt ūdens daudzumu rezervuārā un/vai aizsprostot ūdens novadīšanas sistēmu.

Ir vairākas inženiertehniskās iespējas, ko var izmantot, lai pārvaldītu aizsprostu noplūdes, kuras būtībā var sagrupēt izlijumos, vārtu sistēmās un drošinātāju aizbāžņos.

Šļūtenēm var būt dažādas konstrukcijas formas, kuru mērķis ir droši izkliedēt novadītā ūdens enerģiju, vienlaikus nodrošinot vēlamos aizplūdes apjomus. Tie var darboties automātiski, kad ūdens aizsprostā sasniedz noteiktu līmeni, vai arī tos var savienot ar vārtiem, kas novirza ūdens plūsmu uz noplūdes ceļu. Dizaina formas ietver izpletņlēkšanas šļūdes, izpletņlēkšanas šļūdes, bell-mouth šļūdes, simfoniskās šļūdes, ogee crests, sānu kanālus, labirinta šļūdes un klavieru atslēgu aizsprostus (PKW). Aizsprosta tehniskās īpašības, kā arī apkārtējās teritorijas orogrāfija un hidroloģija nosaka konkrētu izšļakstījumu veidu saderību ar aizsprostu: tas nozīmē, ka ne visas noplūdes sistēmas ir saderīgas ar visiem aizsprostiem.

Vārtu sistēmas ir virkne vārtu, kas uzstādīti gar aizsprosta sienu vai ap zvana mutes izlijumiem un ko var atvērt, lai pārvaldītu rezervuāra ūdens līmeni un jo īpaši lai plūdu gadījumā atbrīvotu lejpus straumes lieko ūdens daudzumu. Atkal tos var apvienot ar izšļakstījumiem, lai droši izkliedētu novadītā ūdens kinētisko enerģiju. Tie ir ieviesti daudzos esošajos aizsprostos plūsmas pārvaldībai. Pārslogotas sistēmas var neizdoties piesātinājuma gadījumos pārmērīgas applūšanas dēļ.

Drošinātāju aizbāžņi ir grunts aizsprosta erodējamas daļas, kas paredzētas izskalošanai iepriekš noteiktos applūšanas apstākļos. Būtībā tie darbojas kā buferi, kas absorbē un palēnina pārplūdi, un tos var upurēt, jo to atjaunošanas izmaksas ir tikai neliela daļa no izmaksām, kas būtu jāuztur, ja galvenais aizsprosts tiktu bojāts. Tos var uzstādīt tikai tad, ja ir piemērotas vietas ģeogrāfiskās un ģeoloģiskās iezīmes un saderīgi lejupējie apstākļi (piemēram, sēdeklis samērīgā attālumā no galvenā aizsprosta gar rezervuāra malu, lai novadītu lieko ūdeni; ciets akmens pamats kontaktdakšai, lai izturētu eroziju; kanāls pārplūdes drošai novirzīšanai no spraudņa uz galveno upi, lai aizsargātu lejteces struktūras).

Parasti izšļakstījumu un vārtu sistēmu uzstādīšana var notikt tikai dambja būvniecības posmā, tāpēc modernizācija parasti nav risinājums. Tas neattiecas uz drošinātāju kontaktdakšām un PKW sistēmām. Climate-ADAPT gadījuma izpētē par plūdu riska pārvaldību Francijas hidroelektrostacijās ir apspriesti PKW plusi un mīnusi. PKW ir dažas skaidras priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām noplūdes izejām un vārtu sistēmām, piemēram, uzstādīšanas iespējamība, modernizējot esošos aizsprostus, kā arī tas, ka tie nodrošina brīvu noplūdes izplūdi bez maksimālās jaudas ierobežojumiem, tādējādi spējot tikt galā ar augstu plūsmas līmeni un strādāt drošākos apstākļos nekā vārtu sistēmas un pilnīgi automātiskā veidā, kam nav nepieciešama cilvēka iejaukšanās.

Ekstrēma infrastruktūras pielāgošanas iespēja ir ražotņu jaudas palielināšana, būvējot lielākus dambjus. Tas var būt lietderīgi īpašos apstākļos, kad tuvākajā nākotnē ir sagaidāms liels ūdens noteces pieaugums un tas ir pietiekami ilgs, lai varētu atgūt ieguldījumu izmaksas. Tas var būt gadījums, kad ir gaidāma lielu ledāju sabrukšana, kā tas ir Islandes gadījuma izpētē . Tomēr šā risinājuma piemērojamība ES, iespējams, ir ļoti ierobežota ļoti atšķirīgo hidrometeoroloģisko un glacioloģisko apstākļu dēļ.